1 / UMKD_Guseva_Vychislitelnye_sistemy_2008 / Lekcii / Lekciya_5
В качестве средств масштабирования сетей используются такие устройства, как повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.
Повторители, мосты, коммутаторы
Возможность совместной работы имеет большое значение, когда вам нужно совместно использовать файлы в различных операционных системах. Это предусматривает не только подключение аппаратуры для совместной работы в сети, но также вы должны также предусмотреть протоколы, позволяющие системам взаимодействовать друг с другом через сетевой кабель.
Различные протоколы и их реализацию в сети можно представить в виде следующих категорий:
- физические протоколы охватывают физическое подключение аналогичной аппаратуры и протоколы связи данных, используемые этим аппаратным обеспечением.
- межсетевые протоколы определяют подключение аналогичной и различающейся аппаратуры через мосты и маршрутизаторы.
- прикладные протоколы определяют возможности совместной работы операционных систем и приложений.
- повторитель регенерирует сетевые сигналы, позволяя передавать их дальше;
- повторители используются обычно в линейных кабельных системах, таких как Ethernet;
- повторители работают на физическом уровне — нижнем уровне стека протоколов; протоколы высокого уровня не используются;
- повторители применяются обычно в одном здании;
- связанные повторителем сегменты становятся частью одной и той же сети и имеют один и тот же сетевой адрес;
- обладать прозрачностью и быть не адресуемым;
- поддерживать амплитудные и прочие характеристики сигналов на выходе в пределах требуемых допусков;
- дрожание сигналов не накапливаются при прохождении через сегменты сети;
- передавать кадры без искажений, модификаций, вычеркиваний и добавлений.
- транслировать и фильтровать кадры MAC из одной сети в другую;
- формировать и поддерживать активную конфигурацию;
- поддерживать актуальность информации, т.е. сбрасывать кадры с просроченной доставкой;
- осуществлять общее управление и координировать службы моста.
- Чтобы расширить существующую сеть, когда достигнуто максимальное расстояние;
- Для устранения «узких мест» в трафике, вызванных слишком большим числом рабочих станций, подключенных к одному сегменту локальной сети.
- RIP (Routing Information Protocol) был первоначально разработан фирмой Xerox и используется теперь в SPX/IPX и TCP/IP. RIP — это протокол дистанционного вектора, и в глобальных сетях он неэффективен.
- NLSP (NetWare Link Service Protocol) представляет собой протокол, разработанный Novell, для замены RIP и используется в SPX/IPX. Он улучшает передачу пакетов между пользователями различных сегментов локальных сетей. Каждый маршрутизатор знает топологию сети, и рассылка таблиц маршрутизации уменьшается.
- OSPF (Open Shortest Path First) это протокол состояния связи, являющийся частью комплекта протоколов TCP/IP. OSPF маршрутизирует пакеты в соответствии с трафиком, стоимостью пересылки, приоритетом и загрузкой сети.
- OSI IS-IS (Open Systems Interconnections Intermediate System to Intermediate System) это протокол состояния связи, средства которого во многом аналогичны OSPF, но он обеспечивают большие межоперативные возможности для систем, согласующихся со стандартами OSI.
- RTMP (Routing Table Maintenance Protocol) это протокол фирмы Apple, позволяющий находить наилучший маршрут между зонами AppleTalk. Циркулярная рассылка происходит каждые 10 секунд.
- необходима усовершенствованная фильтрация пакетов, что имеет большое значение при использовании медленных и удаленных коммуникационных линий
- в объединенной сети необходимы нескольких протоколов
- нужны развитые средства маршрутизации, улучшающие производительность («интеллектуальный» маршрутизатор знает схему сети и может легко найти для пакета наилучший маршрут)
Сетевые компоненты.
Существует множество сетевых устройств, которые возможно использовать для создания, сегментирования и усовершенствования сети. Основными из них являются сетевые адаптеры, повторители, усилители, мосты, маршрутизаторы, коммутаторы и шлюзы.
Сетевые адаптеры (карты), или NIC (Network Interface Card), являются теми устройствами, которые физически соединяют компьютер с сетью. Сетевые адаптеры — это сетевое оборудование, обеспечивающее функционирование сети на физическом и канальном уровнях.
Сетевой адаптер относится к периферийному устройству компьютера, непосредственно взаимодействующему со средой передачи данных, которая прямо или через другое коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами. Это устройство решает задачи надежного обмена двоичными данными, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, по внешним линиям связи. Как и любой контроллер компьютера, сетевой адаптер работает под управлением драйвера операционной системы, и распределение функций между сетевым адаптером и драйвером может изменяться от реализации к реализации.
Сигнал при перемещении по сети ослабевает. Чтобы противодействовать этому ослаблению, можно использовать повторители и/или усилители, которые усиливают сигналы, проходящие через них по сети.
Повторители (repeater) используются в сетях с цифровым сигналом для борьбы с ослаблением сигнала. Повторители обеспечивают надежную передачу данных на большие расстояния, нежели обычно позволяет тип носителя. Когда повторитель получает ослабленный входящий сигнал, он очищает сигнал, увеличивает его мощность и посылает этот сигнал следующему сегменту.
Усилители (amplifier), хоть и имеют сходное назначение, используются для увеличения дальности передачи в сетях, использующих аналоговый сигнал.
Концентратор (hub) представляет собой сетевое устройство, служащее в качестве центральной точки соединения в сетевой конфигурации «звезда» и действует на физическом уровне сетевой модели OSI. Концентратор также может быть использован для соединения сетевых сегментов. Существуют три основных типа концентраторов: пассивные (passive), активные (active) и интеллектуальные (intelligent). Пассивные концентраторы, не требующие электроэнергии, действуют просто как физическая точка соединения, ничего не добавляя к проходящему сигналу. Активные концентраторы требуют энергии, которую они используют для восстановления и усиления сигнала, проходящего через них. Интеллектуальные концентраторы могут предоставлять такие сервисы, как переключение пакетов и перенаправление. Переключение пакетов позволяет не поддерживать постоянный физический канал между двумя устройствами. Перенаправление трафика осуществляется при перегрузках и отказах оборудования.
Мост (bridge) представляет собой устройство, используемое для соединения сетевых сегментов.
Мосты могут соединять сегменты, которые используют разные типы носителей (кабелей). Они могут соединять сети с разными схемами доступа к носителю. Примером таких устройств являются мосты-трансляторы. Другой специальный тип моста, прозрачный или интеллектуальный мост, периодически «изучает», куда направлять получаемые им пакеты. Он делает это посредством непрерывного построения специальных таблиц, добавляя в них по мере необходимости новые элементы.
Возможным недостатком мостов является то, что они передают данные дольше, чем повторители, так как проверяют адрес сетевой карты получателя для каждого пакета. Они также сложнее в управлении и дороже, нежели повторители.
Маршрутизатор (router) представляет собой сетевое коммуникационное устройство, которое может связывать два и более сетевых сегментов (или подсетей). Маршрутизатор реализует протоколы физического, канального и сетевого уровней. Маршрутизатор работает с несколькими каналами, направляя в какой-нибудь из них очередной блок данных.
Маршрутизаторы обмениваются информацией об изменениях структуры сетей, трафике и их состоянии. Благодаря этому выбирается оптимальный маршрут следования блока данных в разных сетях от абонентской системы-отправителя к системе-получателю.
Маршрутизатор для фильтрации трафика использует не адрес сетевой карты компьютера, а информацию о сетевом адресе, передаваемую в относящейся к сетевому уровню части пакета.
Существуют два типа маршрутизирующих устройств: статические и динамические. Статические маршрутизаторы используют таблицы маршрутизации, которые должен создать и вручную обновлять сетевой администратор. Динамические маршрутизаторы создают и обновляют свои собственные таблицы маршрутизации.
Коммутаторы. В отличие от концентраторов, которые полностью воплощают в себе идеологию общей разделяемой среды и превращают сеть в единый домен, коммутаторы — это более интеллектуальные устройства, способные анализировать адрес назначения кадра и передавать его не всем станциям сети, а только адресату.
Конструктивно коммутатор представляет собой многопортовое устройство, предназначенное для деления сети на множество сегментов. Коммутаторы позволяют создавать изолированные друг от друга локальные сети. Изоляция виртуальных сетей друг от друга происходит на канальном уровне. Это означает, что передача кадров между различными виртуальными сетями на основании адреса канального уровня невозможна.
Шлюз (gateway) является наиболее сложной ретрансляционной системой, обеспечивающей взаимодействие сетей с различными наборами протоколов всех семи уровней. В свою очередь, наборы протоколов могут опираться на различные типы физических средств соединения.
Шлюзы оперируют на верхних уровнях модели OSI (сеансовом, представительском и прикладном) и представляют наиболее развитый метод подсоединения сетевых сегментов и компьютерных сетей. Необходимость в сетевых шлюзах возникает при объединении двух систем, имеющих различную архитектуру. В качестве шлюза обычно выступает выделенный компьютер, на котором запущено программное обеспечение шлюза и производятся преобразования, позволяющие взаимодействовать несходным системам в сети.
Другой функцией шлюзов является преобразование протоколов. Шлюз может получить сообщение. Почтовые шлюзы производят сходные операции по преобразованию почтовых сообщений и других почтовых передач из формата приложения электронной почты в более универсальный почтовый протокол.
Шлюзы сложны в установке и настройке. Они также дороже других коммуникационных устройств. Вследствие лишнего этапа обработки, связанного с процессом преобразования, шлюзы работают медленнее, чем маршрутизаторы и подобные устройства.